土壤保护及水土流失治理研究的新成果
（一）土壤保护与改良研究的新信息
1．构建分析土壤状态参数的新模型
研发北极土壤状况的卫星信息分析数学模型。[37]2020年5月26日，俄罗斯科学院西伯利亚分院网站报道，该分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心物理所相关专家组建的一个研究团队，研发出北极土壤状况卫星信息分析用途数学模型，可将所获得的包括表层状态、湿度和温度等永冻土卫星信息，转换成程序可处理的数据并进行分析，所开发的软件系统可详细评估北极地区状况，跟踪永冻土对气候变化的反应。这项研究的相关成果，发布在《国际遥感杂志》学术期刊。
物理所开发的数学模型，借助于卫星系统可确定北极土壤永冻土表层的状况，其算法是建立在复介电常数测量基础上的，适用于融化和冷冻的矿物质土壤，可监控永冻土表层的温度、湿度等状态参数。构建模型所采用的土壤样品来自于亚马尔半岛的北极苔原，研究人员考察了3种不同黏土含量的北极土样，以精确土壤参数。在对土样分析过程中发现，土壤是由被水层包裹着的细小颗粒组成，具有固定的介电性能，且数值主要取决于土壤的湿度，变量参数的减少使得研究人员简化了所研发数学模型的复杂程度。
随着航天工业的发展，从卫星数据中获得有关环境的信息越来越详尽，研究人员将所研发的数学模型，应用于大陆特定区域土壤参数卫星数据信息的处理，由此将遥感数据用于北极地区环境的研究，分析该地区生态问题产生的诱因，数据分析结果也证明了所研发数学模型对北极状况监测的重要性。采用该模型可对北极永冻土表层，包括温度和湿度在内的状况参数，进行长期的分析，跟踪冰川和永冻土地区的土壤融化和变化情况，由此评估气候变化过程中北极地区有可能出现的生态风险。
需要强调的是，土壤的介电常数值取决于矿物成分、湿度和温度，而所研发的数学模型仅适合于北极永冻土，研究人员计划进一步完善模型，将其应用范围扩大至其他气候地域，预计将所研发的全部算法纳入一体，由此可形成通用型土壤状况评估系统。
2．探索土壤保护的新进展
实施东北黑土地土壤保护协同创新行动。[38]2015年4月21日，有关媒体报道，中国农科院农业资源与农业区划研究所研究员卢昌艾负责的研究团队，当天在哈尔滨启动“东北黑土地保护”协同创新行动项目。
卢昌艾介绍说，该项目将从黑土地土壤退化的资源辨析与成因分析，黑土地土壤保护的技术创新、集成与示范等多个方面开展研究，构建黑土地土壤保护技术与支撑保障体系，实现东北黑土地的持续产粮、输粮能力。
据了解，这是中国农科院继“南方地区稻米重金属污染综合防控”之后，启动实施的又一区域性协同创新行动。
区域性协同创新着眼于我国农业发展面临的区域焦点问题，通过组织跨学科、跨研究所的科研团队开展协同创新，解决阻碍农业持续发展的重大科技问题。通过上中下游紧密衔接、产学研深度融合的协同创新机制，真正实现技术的落地生根，解决实际问题，使科研成果直接服务于生产。
3．探索土壤改良的新进展
提出半碳化生物质可用于土壤改良。[39]2016年6月，日本理化学研究所环境资源研究中心菊地淳领导的国际研究小组，在英国《科学报告》杂志上发表研究报告称，他们开发出“利用半碳化生物质改良土壤综合评价法”，认为可通过综合分析土壤的物理、化学和生物学特征，对土壤进行改良。
土壤由大小不一的沙石、经微生物分解后残留的腐殖质以及由雨水、河川等带入的矿物质等多种物质组成。这些物质交织形成团粒结构，使土壤保持适度水分，并通过空气通道向植物和土壤生物提供氧气。
迄今为止，学术界发表了众多关于土壤环境循环的研究报告，但角度大都比较单一。由于植物通过根部吸收营养、水分和进行呼吸，土壤特征对植物生长影响明显。要维持植物正常生长，土壤中必须要有充分的湿度和空气。比如在撒哈拉以南非洲，土壤非常干燥，含水后土质会变得极其坚硬，使农业栽培面临很大困难。
研究小组说，为改良土壤结构，他们利用核磁共振法(NMR)构建了结构分析方法。他们先对桐油树落叶进行破碎处理，在无氧环境下低温加热至240℃，制成半碳化生物质。然后通过红外光谱法、热分析法、粒度分布和二维溶液核磁共振法进行分析，并从代谢组分析结果，确认了由热分解形成的生物质中水分和半纤维素成分。
在上述分析的基础上，研究小组把半碳化的桐油树叶以各种比例混合在贫瘠土壤中，结果发现，经过改良的土壤形成了团粒结构，出现了结构稳定的物理特征，证明土壤保水能力提高。此外，土壤改良后还出现了植物与微生物共生现象。
研究人员称，这一评价方法，可对不断扩大的荒漠地带进行土壤改良，使其成为可耕种土地，从而为人口爆发式增长的非洲地区解决粮食问题，带来新的希望。
（二）治理水土流失研究的新信息
1．三峡重庆库区治理水土流失的成效
报道显示三峡重庆库区水土流失面积明显减少。[40]2019年11月19日，新华网报道，重庆市最新发布的水土保持公报显示，2018年重庆全市水土流失面积为2.58万平方公里。其中，三峡重庆库区水土流失面积1.61万平方公里，相比1999年减少了47.2%，区域蓄水保土能力得到提高，减沙、拦沙效果明显。
据介绍，为了三峡库区保持“一江碧水、两岸青山”，重庆市依托国家水土保持重点工程、国家农业综合开发水土保持项目、退耕还林工程、三峡后续水土保持工程等项目，不断加强库区水土流失综合治理。
同时，重庆还将水土流失治理与保护长江、建设美丽村镇、推动群众脱贫致富相结合，在库区依托水保工程发展特色林果业，在陡坡退耕还林还草，在荒山荒坡营造水土保持林，助推形成了巫山脆李、奉节脐橙、忠县柑橘等一批农业品牌，既防治了水土流失，也带动了群众致富。
未来，重庆还将按照水土保持法规定，对各类生产建设活动实行最严格的水土保持监管，遏制人为水土流失。同时，突出综合治理要求，通过拦挡排护工程措施、植树种草生物措施、封禁管育修复措施，对水土流失区开展重点治理。
2．黄土高原治理水土流失的成效
发现黄土高原治理水土流失成效明显。[41]2020年11月26日，新华社报道，陕西省水利厅副厅长魏小抗当天在西安表示，多年来，陕西通过扎实推进黄河流域生态保护，持续做好防治水土流失工作，已取得水土保持综合治理的明显成果。
魏小抗说，陕西是中国水土流失最严重省份之一，其中黄河流域水土流失面积近10万平方公里。近年来，陕西通过采取预防保护、综合治理、生态修复等措施，统筹山水林田湖草系统治理，持续推进小流域、固沟保塬、坡耕地治理和淤地坝建设，强化生产建设项目遥感监管。截至2019年底，陕西在黄土高原累计治理水土流失5.5万平方公里，建成淤地坝3.4万座，拦泥58亿吨，淤地86万亩，增产粮食4亿公斤。
3．我国治理水土流失的成效
数据显示我国水土流失状况持续好转。[42]2020年8月16日，《人民日报》报道，近日，水利部完成2019年度全国水土流失动态监测工作，结果表明我国水土流失状况持续好转，生态环境整体向好态势进一步稳固，水土流失实现面积强度“双下降”、水蚀风蚀“双减少”。
数据显示，2019年水土流失面积为271.08万平方公里，较2018年减少2.61万平方公里，减幅0.95%。与2011年第一次全国水利普查数据相比，水土流失面积减少了23.83万平方公里，总体减幅8.08%，平均每年以近3万平方公里的速度减少。
从类型看，水蚀风蚀面积“双减少”。水力侵蚀面积较2018年减少1.62万平方公里，风力侵蚀面积较2018年减少0.99万平方公里；从强度等级看，水土流失呈现出高强度向低强度转化的趋势，轻度水土流失面积为170.55万平方公里，占水土流失总面积的62.92%；中度及以上水土流失面积为100.53万平方公里，占水土流失总面积的37.08%。从区域分布看，东、中、西部水土流失面积均较上年度有所减少。
国家重点生态保护与修复区水土流失状况持续好转。以水力侵蚀为主的西北黄土高原、长江经济带、京津冀地区、三峡库区、丹江口库区及上游、东北黑土区、西南石漠化地区年际水土流失面积减幅均在1.28%～1.91%之间。以风力侵蚀为主的青藏高原、三江源国家公园年际水土流失面积减幅分别为0.55%、1.27%。
国家级重点治理区水土流失面积减幅明显高于其他区域。国家级水土流失重点防治区共涉及1090个县级行政区，2019年水土流失面积为165.99万平方公里，较2018年减少1.78万平方公里，减幅1.06%。
大江大河流域水土流失状况持续改善。长江、黄河、淮河（片）、海河、珠江、松辽（片）、太湖和西南诸河等大江大河流域水土流失面积减幅均高于全国整体减幅，各流域水土流失强度均以中轻度为主。与2018年相比，黄河流域中度及以上水土流失面积减幅达7.37%。与2018年相比，长江流域及以上水土流失面积进一步下降，轻度水土流失占比提高3.28个百分点。淮河（片）和海河流域轻度水土流失占比超过90%。
创新成果消息资料出处
[37]科技部网2020年5月27日
[38]中国科学报2015年4月22日
[39]科技日报2016年6月21日
[40]新华网2019年11月19日
[41]新华社2020年11月26日
[42]人民日报2020年8月16日
